煤炭特征与分类

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,煤炭特征与分类,2011,年,煤炭,人们通常把开发煤炭资源的企业称作煤矿，把开采出来的煤矿产品称为煤炭。我国古代曾称煤炭为石涅，或称石炭。它是植物遗体埋藏在地下经过漫长复杂的生物化学、地球化学和物理化学作用转化而成的一种固体可燃矿产。它不仅是工农业和人民生活不可缺少的主要燃料，而且还是冶金、化工、医药等部门的重要原料。据统计，在我国能源生产和消费构成中，煤炭一直居于主导地位。在国民经济中，工业、农业、交通运输的发展都离不开煤炭。随着近代科学技术的发展和新工艺、新方法的应用，煤炭的用途和综合利用价值将会越来越大。可以预计，在未来相当长的时期内，煤炭在我国国民经济中都将占有相当重要的地位。,中国煤炭分类,中国煤炭分类，首先按煤的挥发分，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤,；,对于褐煤和无烟煤，再分别按其,煤化程度和工业利用,的特点分为,2,个和,3,个小类；烟煤部分按,挥发分,10%20%,、,20%28%,、,28%37,和,37%,的四个阶段分为低、中、中高及高挥发分烟煤。关于烟煤粘结性，则按,粘结指数,G,区分：,05,为不粘结和微粘结煤；,520,为弱粘结煤；,2050,为中等偏弱粘结煤；,5065,为中等偏强粘结煤；,65,则为强粘结煤。对于强粘结煤，又把其中胶质层最大厚度,Y25mm,或奥亚膨胀度,b150%,（对于,Vdaf,28%,的烟煤，,b220%,）的煤分为特强粘结煤。在煤类的命名上，考虑到新旧分类的延续性，仍保留气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤和长焰煤,8,个煤类。,矿物原料特点,(,一,),煤的物理性质,煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。,1.,颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色,黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。,2.,光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。,3.,粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色,黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。,矿物原料特点,(,一,),煤的物理性质,4.,比重和容重 煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为,1.05,1.2,，烟煤为,1.2,1.4,，无烟煤变化范围较大，可由,1.35,1.8,。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大,5.,硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约,2,2.5,；无烟煤的硬度最大，接近,4,。,6.,脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。,7.,断口 是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。,8.,导电性 是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。,矿物原料特点（二）煤的化学组成,煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的,95%,以上。此外，还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成，随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出，但在高温条件下，一部分氮转变成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体，不仅腐蚀金属设备，与空气中的水反应形成酸雨，污染环境，危害植物生产，而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时，煤中的硫和磷大部分转入焦炭中，冶炼时又转入钢铁中，严重影响焦炭和钢铁质量，不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时，各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料，砷含量过高，会增加产品毒性，危及人民身体健康。,矿物原料特点（二）煤的化学组成,煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀,等，它们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。,煤的工业分析,1.,水分 指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。水分对煤的加工利用是有害物质。在煤的贮存过程中，它能加速风化、破裂，甚至自燃；在运输时，会增加运量，浪费运力，增加运费；炼焦时，消耗热量，降低炉温，延长炼焦时间，降低生产效率；燃烧时，降低有效发热量；在高寒地区的冬季，还会使煤冻结，造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时，需要适量的水分才能成型。,2.,灰分 是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。灰分对煤的加工利用极为不利。灰分越高，热效率越低；燃烧时，熔化的灰分还会在炉内结成炉渣，影响煤的气化和燃烧，同时造成排渣困难；炼焦时，全部转入焦炭，降低了焦炭的强度，严重影响焦炭质量。煤灰成分十分复杂，成分不同直接影响到灰分的熔点。灰熔点低的煤，燃烧和气化时，会给生产操作带来许多困难。为此，在评价煤的工业用途时，必须分析灰成分，测定灰熔点。,煤的工业分析,3.,挥发分 指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。,4.,固定碳 测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物，可以用计算方法算出。焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系，因此，根据焦渣的外观特征，可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。,我国主要煤炭品种分类特征,一、褐煤：是煤级最低的煤。特点是水分和挥发分高，燃点低，不粘结，易风化变质，含原生腐植酸，含氧高，化学反应性强，热稳定性差。主要用于坑口发电、气化、加氧液化制造石油、提取褐煤蜡，制取有机化肥和活性炭，褐煤主要分布在我国的东北和西南，其中内蒙古东部地区占,77.55%,，云南占,11.88%,。,我国主要煤炭品种分类特征,二、低变质烟煤。可分为长焰煤、不粘煤和弱粘煤，是煤化程度稍高于褐煤，主要作为动力煤，个别长焰煤焦油产率高，可作为液化用煤。低变质烟煤的最大特点是灰分低、硫分低、可选性好，精煤回收率高。从总体上看，不粘煤和弱粘煤的煤质均优于其他煤种。低变质烟煤主要分布在我国的西北各省（区）和内蒙古、山西等地，以陕西为最多，占,33.7%,；其次为内蒙古，占,27%,。,1,、,1/2,中粘煤：过度煤级的煤，在中国它只有很小一部分的储量和产量。其特征与一些气煤和弱粘煤类似。,2,、弱粘煤,:,煤化程度较低或中等煤化程度的煤，其粘结性很差，不能单独用于炼焦。由于其特殊的成因，弱粘煤具有较高的惰性组含量。典型的弱粘煤产于山西省大同市。,3,、不粘煤：早期煤化阶段曾被氧化过，因此它具有低发热量的特点。主要用于发电、气化和民用燃料等。不粘煤主要产于中国的西北部地区。,4,、长焰煤：煤化程度是所有烟煤中最低的。由于其燃烧时火焰较长而被称为长焰煤。主要用于发电、电站锅炉燃料等。辽宁省的长焰煤储量是全国最大的。,我国主要煤炭品种分类特征,三、中变质烟煤。可分为气煤、气肥煤、肥煤、,1/3,焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤，主要用途为炼焦或炼焦配煤，但也有相当一部分因灰分或硫分高，可选性差，精煤回收率低，只能作一般动力煤使用。中变质烟煤主要产区在山西、安徽、山东、河北和贵州等省，其中山西占,52.7%,，安徽占,9.2%,，山东占,8%,，河北占,4.3%,，贵州占,3.9%,。总体上看，我国中变质烟煤资源较少，尤其是质量好的肥煤、焦煤和瘦煤数量更少。,1,、贫瘦煤：挥发分低，粘结性较差，可以单独用来炼焦。当与其他适合炼焦的煤种混合时，贫瘦煤的掺入将使焦炭产品的块度增大。贫瘦煤也可用于发电、电站锅炉和民用燃料等方面。典型的贫瘦煤产于山西省西山煤电公司。,2,、瘦煤：中度的挥发分和粘结性，主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物，胶质层的厚度为,6 10mm,。由瘦煤单独炼焦产生的焦炭，机械强度较高但耐磨强度相对较差。除了那部分高灰高硫的瘦煤，瘦煤经常与其他煤种混合炼焦。,3,、焦煤：有很强的炼焦性，中等的挥发分（约,16,28,），焦煤是国内主要用于炼焦的煤种。由焦煤炼成的焦炭具有非常优良的性质，焦煤主要产于山西省和河北省。,4,、肥煤：中等或较高的挥发分（约,25,35,）和很强的粘结性，主要用于炼焦（一些高灰高硫的肥煤用来发电）。与其他煤级的煤相比，肥煤一般具有较高的硫含量。,5,、,1/3,焦煤：介于焦煤、气煤和肥煤之间，具有较高的挥发分（类似于气煤），较强的粘结性（类似于肥煤）和很好的炼焦性（类似于焦煤），这也是它被称为,1/3,焦煤的原因。,1/3,焦煤由于其产量高而主要用于炼焦和发电。,6,、气肥煤：高挥发分（接近于气煤）和强的粘结性（接近于肥煤），它适用于焦化作用产生的城市燃气和与其他煤种混合炼焦以增加煤气、焦油等副产品的产量。气肥煤的显微组成与其他煤种有很大的差异，壳质组的含量相对较高。,7,、气煤：很高的挥发分和中度的粘结性，主要用于炼焦和发电。典型的气煤产于辽宁省。,我国主要煤炭品种分类特征,四、贫煤和无烟煤,。,贫煤是变质程度最高的烟煤，其化学性质已接近无烟煤，燃点高，燃烧火焰短，发热量高。贫煤、无烟煤主要产于山西、河南、贵州和四川。四省的贫煤占全国的,87.3%,，无烟煤占全国的,80.5%,。,1,、贫煤：煤烟中煤级最高的煤，它的特征是：较高的着火点（,350360,），高发热量，弱粘结性或不粘结。贫煤主要用于发电和电站锅炉燃料。使用贫煤时，常与其他一些高挥发分煤配合使用。,2,、无烟煤：高固定碳含量，高着火点（约,360,420,）,高真相对密度（,1.35,1.90,）,低挥发分产量和低氢含量。除了发电外，无烟煤主要作为气化原料（固定床气化发生炉）用于合成氨、民用燃料及型煤的生产等。一些低灰低硫高,HGI